新書推薦：
《
奇迹时刻：获得全新的认知与领悟，如何爱自己，打破原生家庭限制，找寻真正的自由与自爱
》
售價：HK$
65.8
《
学会卓越
》
售價：HK$
109.9
《
365日自我肯定之书：你是你自己人生的主角！增强自我肯定感
》
售價：HK$
76.8
《
小儿推拿轻松学，脾肺同养百病消
》
售價：HK$
39.6
《
海洋之思：俄罗斯的海洋观（1997~2021）
》
售價：HK$
140.8
《
国语（全二册）（中国古代史学丛书）
》
售價：HK$
140.8
《
新安医学古籍整理发掘研究
》
售價：HK$
107.8
《
如何提出一个好问题（全新升级版）
》
售價：HK$
120.9
|
| 內容簡介： |
|
《机器人正畸弓丝弯制技术》从正畸原理出发，分别对正畸弓丝的数字化表达、正畸弓丝弯制成形控制节点规划、正畸弓丝弯*回弹机理研究、弓丝弯制机器人设计、弓丝弯制机器人控制系统设计、机器人正畸弓丝弯制程序生成方法、机器人正畸弓丝弯制试验等进行了系统探讨，较全面地反映了正畸弓丝弯制机器人弯制技术领域的相关进展及作者的研究思路和方法。
|
| 目錄：
|
|
目录前言第1章 绪论 11.1 机器人正畸弓丝弯制研究意义 11.2 弓丝弯制机器人技术 21.3 机器人加减速规划技术 61.4 弓丝成形规划技术 81.5 弯*回弹技术 91.5.1 理论计算法 101.5.2 试验研究法 131.6 本书的主要内容 16参考文献 17第2章 口腔正畸学中的生物力学基础 262.1 生物力学原理 262.1.1 牙齿组织构成 262.1.2 正畸过程中的牙齿受力反应 282.1.3 正畸过程中的牙齿移动类型 282.2 固定矫治技术 312.2.1 固定矫治技术载体和原理 312.2.2 序列*及特殊功能* 322.2.3 方丝弓矫治的基本步骤 33参考文献 34第3章 正畸弓丝三维数学模型 363.1 正畸弓丝模型标识的建立 363.1.1 牙位标识的建立 363.1.2 牙弓*线标识的建立 373.2 正畸弓丝数学模型基础 383.2.1 标准弓丝模型 383.2.2 目标弓丝模型 393.3 正畸弓丝*线数学模型的建立 413.3.1 *线模型的选择 413.3.2 *线表达式的建立 423.3.3 *线控制节点的选取 433.3.4 控制节点选取方案的比较 453.4 序列*数学模型建立 473.4.1 **序列牙弓*线数学建模及相关基础分析 473.4.2 **序列*弓丝的数字化表达 493.4.3 第二序列*与**序列*相对位置坐标变换矩阵推导 513.4.4 第二序列特殊弓形数学模型建立 533.4.5 托槽直线段位置和角度调整的数学模型 573.5 正畸弓丝三维数学建模显示 603.5.1 机器人控制系统个性化交互界面的建立 603.5.2 机器人控制系统个性化交互调整的方法 603.5.3 机器人控制系统个性化交互步骤 63参考文献 67第4章 正畸弓丝弯制成形控制节点规划 694.1 **序列*弓丝弯制成形控制节点规划 694.1.1 增量法与有限点展成法 704.1.2 两种算法效率的比较 814.1.3 控制节点弯制角度规划 854.2 特殊功能*弓丝弯制成形控制节点规划 884.2.1 个性化正畸弓丝成形特点分析 884.2.2 特殊功能*弓丝弯制区域划分方法 904.2.3 基于有限点寻回展成法弯制运动规划 96参考文献 101第5章 正畸弓丝弯*回弹机理研究 1025.1 正畸弓丝材料性能参数测定 1025.2 正畸弓丝弯*回弹机理理论计算 1075.2.1 弯丝工况分析与基本假设 1075.2.2 弯*回弹过程分析 1085.2.3 弯*中性层*率半径推导 1115.2.4 弓丝弯*力矩计算 1125.2.5 回弹角及成形角计算 1155.2.6 弯*回弹实例计算 1165.3 正畸弓丝弯*回弹机理试验研究 1175.3.1 弓丝弯*回弹测量试验系统 1185.3.2 弓丝弯*回弹试验 1185.4 理论计算与试验结果对比 120参考文献 122第6章 弓丝弯制机器人设计 1236.1 弓丝弯制工艺方案分析 1236.1.1 开大垂直*工艺方案 1256.1.2 T形*工艺方案 1256.2 弓丝弯制机器人机构设计方案及有限元仿真 1266.2.1 弓丝弯制机器人本体设计方案 1276.2.2 弯*模设计方案 1286.2.3 弓丝支撑杆设计方案 1296.2.4 关键零部件有限元分析 1306.3 弓丝弯制机器人结构设计 1346.3.1 弓丝弯制机器人设计思路和原理 1346.3.2 弓丝弯制机器人具体结构设计 1366.4 弓丝弯制机器人控制系统设计及运动规划 1406.4.1 弓丝弯制机器人控制系统硬件构成 1416.4.2 弓丝弯制机器人控制系统软件体系 1426.4.3 弓丝弯制机器人分段自调整加减速规划 144参考文献 151第7章 基于弯丝映射的弓丝弯制模型 1547.1 机器人弓丝弯制过程分析 1547.1.1 人手弯丝运动模型建立 1547.1.2 机器人弯丝运动模型建立 1727.1.3 弓丝弯制机器人结构与各关节协调运动关系 1837.2 机器人正畸弓丝弯制映射 1857.2.1 人手-机器人弯丝运动工作空间映射 1867.2.2 人手-机器人弯丝运动映射 1997.2.3 人手-机器人弯丝运动映射模型建立及机器人弯制规划 2047.2.4 基于链表的正畸弓丝自学习弯制成形方法 2237.3 机器人正畸弓丝弯制程序生成方法 2277.3.1 **序列*正畸弓丝弯制程序生成方法 2277.3.2 第二序列*中开大垂直*的机器人弓丝弯制程序生成方法 232参考文献 233第8章 机器人正畸弓丝弯制试验 2358.1 基于ROS的正畸弓丝弯制规划仿真试验 2358.1.1 正畸弓丝仿真弯制平台软件的选择 2358.1.2 基于ROS的机器人弯制规划试验仿真平台搭建 2378.1.3 弯制规划仿真试验 2408.2 直角坐标系正畸弓丝弯制规划试验 2438.2.1 弓丝弯制机器人试验系统 2438.2.2 弓丝弯制试验 2458.2.3 试验结果及误差分析 2508.3 弓丝弯制机器人控制系统试验及结果分析 2608.3.1 弓丝弯制控制系统试验平台的组成 2608.3.2 弓丝弯制控制试验与误差分析 2618.4 有限点寻回展成法的机器人正畸弓丝弯制规划试验 2658.4.1 弓丝弯制机器人试验系统 2668.4.2 弓丝弯制运动规划试验 269参考文献 271
|
| 內容試閱：
|
|
第1章 绪论 错颌畸形是一种非常普遍的口腔疾病，主要表现形式为牙齿排列不齐、上下牙弓间的牙颌关系异常、颌骨大小形态位置异常等。我国是一个错颌畸形疾病高发的国家，错颌畸形的发病率在全球范围内较高，且可以发生在任何年龄段，包括儿童、青少年和成年人[1]。 错颌畸形会对患者产生多方面的影响。*先，咬合异常可能导致牙齿非正常磨耗和龋齿的发生，影响口腔健康。其次，错颌畸形可能导致面部外形的不协调，给患者带来心理和社交困扰。*后，错颌畸形可能造成咀嚼功能降低，从而引发消化系统疾病[2，3]。随着我国社会经济的快速发展和人民物质生活水平的提高，越来越多的人尤其是广大青少年开始注重牙齿的美观。2023年末，我国国家统计局统计全国人口数据为14.1亿人。庞大的口腔正畸市场带来机遇的同时也带来了挑战，诸如治疗时间长、医生操作劳动强度大、费用昂贵等问题。因此，如何实现口腔正畸弓丝的数字化成形，将机器人引入口腔正畸领域并发挥其工作效率高、加工精度好、工作时间长等优点是一个非常值得研究的课题。 1.1 机器人正畸弓丝弯制研究意义 口腔正畸学自出现以来，一直都是一门以手工操作、定性研究为主的学科。固定正畸是目前正畸临床应用*广泛、矫治效果*可靠的矫治技术。畸形牙齿在正畸弓丝形状记忆性功能产生的持续生物力的作用下趋于平整，恢复正常咬合。牙齿矫治过程如图1.1所示。这种方法的治疗效果明显、安全易行。目前正畸弓丝的弯制完全依靠手工来完成，但我国的牙科医师和技师占比很小，因此如果完全通过手工方法弯制弓丝，其效率远远满足不了患者的需求。同时正畸弓丝材料都具有超弹性，弯制过程中会产生很大的回弹，操作者必须通过不断反复调整弯 图1.1 牙齿矫治过程 *角度才能成形，而多次的反复弯*很容易使正畸弓丝产生疲劳断裂。此外，对于不同患者，其所需要的弓丝宽度、高度、外展弯的位置都不同，并且所需要的“闭隙*”形状也都不尽相同。也就是说，每个患者所需要的成形正畸弓丝的“个性化”很强。这些限制条件使得手工弯制弓丝非常困难，并且耗时长、精度低。如何快速、精确地完成个性化正畸弓丝的弯制是亟待解决的难题。 利用机器人的位姿精确控制能力和刚性保持能力克服手工弯制弓丝过程中角度成形准确性差和弓丝易产生不必要扭转的缺点，结合弓丝的成形规划，采用增量法和有限点展成法规划机器人弯制弓丝的操作节点，并基于三阶轨迹规划所提出的弓丝弯制机器人点对点之间的运动规划和控制策略，实现机器人对弯*位置、弯*角度和弯*保持时间的控制。利用机器人系统来实现正畸弓丝的弯制，不但可以获得更精确的操作，同时还能克服手工操作不确定性高、效率低、精度差和操作强度大的缺点。这将改变依靠手工技师弯制正畸弓丝的落后方式，使正畸弓丝的弯制达到既能满足错颌畸形患者个体生理功能及美观的要求，又能达到规范化、自动化、工业化的水平，从而极大地提高弯制效率和精度，推动口腔正畸医学的发展，具有极大的现实意义和应用前景。 1.2 弓丝弯制机器人技术 随着科技的发展，机器人代替人从事各种手工操作已经进入到了生活中的很多领域，如工业机器人、军用机器人[4]、服务机器人等[5]。此外，医疗机器人的发展也越来越受到各个国家的关注和支持[6]。但对于采用机器人弯制正畸弓丝，相关国内外研究均处于初级阶段，研究成果比较少。相对而言，国外的研究远早于国内。 在国外，Taylor[7]提出一种数控弯*机构，该机构的一端是一个卡盘，卡盘能沿着工件的方向前进和后退，机构的另一端是一个可移动夹具和固定夹具。工作时，固定夹具夹紧工件，移动夹具围绕回转中心旋转，带动工件弯*成形。这种机构不能自动旋转工件，必须通过手动旋转工件才可以在不同平面内弯*工件。其次，工件不能自动装载，并且弯*成三维形状工件所需要的工作空间大，工件易与设备发生干涉。Toshihiro[8]设计研发了用于普通材料金属丝弯制的机构，该机构由一个末端装有执行器的机械手和数控弯折机组成，如图1.2所示。弯制成形工作主要由数控弯折机完成，机械手只用于抓取丝和调整丝到合适的方向。该机构能够完成弯丝操作，但该机构设备庞大，占地面积大，主要适合弯制直径较大的丝类、板料等材料。德国研究人员Fischer-Brandies等[9-11]提出采用弯制工艺系统(bending art system， BAS)来加工制造口腔正畸弓丝，BAS由电子口腔内窥镜、计算机程序和弓丝弯制机构组成，如图1.3所示。他们采用该BAS对尺寸为0.4064mm×0.4064mm和0.4064mm×0.5588mm的横截面为方形的不锈钢弓丝进行了弯制试验，以检测该机构的成形精度，分别进行了弯*角度从6°到54°、扭转角度从2°到35°的试验。Butscher等[12]提出采用机器人来弯制正畸弓丝与其他医学设备，所提出的弯丝机构由固定在基座上的机器人、装在基座和机器人上的两个手爪组成。此外，除了弯制弓丝的机构，他们还开发了一款口腔扫描设备和三维成形与规划设备。他们将这套设备称为SureSmile，利用SureSmile医生可以很轻松地实现在计算机上对正畸患者所需治疗进行规划，并将规划所需弓丝形状直接发送给弓丝弯制机构从而完成弓丝弯制[13，14]，如图1.4所示。 Weise和Rubbert[15]研究了弯制正畸弓丝成形的机器人和方法。在一个弯*位置，通过不断比较实际弯*圆弧与理想弯*圆弧之间的差别，得出两者的误差，并不断进行调整，直至误差在可允许的范围内，然后移动到下一个弯*位置重复弯*的过程，其所设计的平面正畸弓丝弯制机构如图1.5所示。Gilbert[16]发明了一套用于精确、快速设计和弯制正畸弓丝的系统，即舌侧弓丝的辅助设计与制造(lingual archwire manufacturing and design aid， LAMDA)系统，如图1.6所示。这套系统的机械结构基于龙门式结构，因此其运动精度和效率较高。但是该系统只能在XOY平面内移动，运动相对简单，设备价格相对低廉。其只能弯制平面弓丝，不能弯制带闭隙*的成形弓丝。Song等[17]设计了一款正畸弓丝弯制设备，该设备主要由送丝装置、弯折装置和切割装置组成。其中，送丝装置中具有多个旋转辊及引导部分，通过旋转辊的转动实现弓丝在引导空间的水平移动；弯折装置由一个固定部分和一个弯折部分组成，分别实现正畸弓丝的夹紧和弯折作业，弯折部分可以实现沿圆周方向旋转或沿一个方向移动，以此来实现弓丝的弯折；切割装置采用三个刀片同时由三个方向向中心进给，对完成弯制成形的正畸弓丝进行切断。Reisman[18]设计了一款正畸弓丝弯制机器人，该机器人采用直角坐标构型，主体为一个龙门型框架，通过该框架可以实现末端弯制执行器沿X、Y、Z三轴方向水平运动，与末端弯制执行器相邻的弓丝夹持机构可以实现弓丝的固定和夹紧。 弓丝夹持机构由旁侧带轮带动实现弓丝的旋转运动，在该机构的底座上搭载了一个与主轴相连接的电机，可实现沿Z轴方向、行程为35mm的垂直运动，通过夹持机构与末端弯制执行器之间的配合实现正畸弓丝的弯制，弯丝角度最大可达到180°。 国内对采用机器人弯制正畸弓丝的研究相对较少，主要集中在各大学院校和医院。泰山口腔医院的秦德川等[19]研究了一种用于正畸弓丝弯制的新型转矩成形器，它是一种手动辅助操作弯制转矩的机构。2007年，哈尔滨工程大学的郑玉峰等[20]研究出了一种口腔正畸弓丝成形方法及其装置，它涉及一种新型的口腔正畸弓丝热处理方法和装置，解决了现有口腔正畸弓丝在弯制定型过程中因控制弓丝加热温度困难而导致的无法精确、实时控制弓丝温度变化，从而导致弓丝热处理失败的问题。有学者提出了一种辅助正畸弓丝成形装置[21]，如图1.7所示。其通过**夹紧钳、第二夹紧钳配合角度刻度与弧长量尺，实现弓丝转矩的可调控弯制，快速获得所需转矩角度，从而显著缩短弯制时间并提升临床操作的准确性与效率。 闵兆伟[22]分析了正畸医师手工弯制正畸弓丝的过程，将正畸医师弯制个性化正畸弓丝及正畸弓丝所用的特殊功能*的过程分解为弯制运动循环单元，认为所有正畸弓丝弯制动作均可由单个或多个弯制运动循环单元所组成。同时对弯制运动循环单元进行分析，提取出了正畸弓丝的夹紧和松开、正畸弓丝绕轴线旋转、正畸弓丝沿轴向进给、正畸弓丝弯制钳的开合和夹紧、正畸弓丝弯制钳的上下运动及正畸弓丝弯制钳的旋转运动，并将上述自由度(degree of freedom， DOF)分别分配给机器人的两个部分进行结构设计，最终得到正畸弓丝弯制机器人。 可以看出，对于采用机器人弯制正畸弓丝的研究，国外相对比较成熟，有直接相关的研究并取得了一定的研究成果，有的甚至已经应用到了实际的口腔正畸治疗过程中。国内则处于初级阶段，没有直接相关的研究。因此，为了满足国内日益增长的口腔正畸需求、降低医师劳动强度，正畸弓丝成形规划的分析及弯制机器人的研究将具有十分重要的应用价值与社会意义。 1.3 机器人加减速规划技术 点对点运动是机器人*基本的运动方式，也是非常重要的运动方式，在许多场合都有着不可替代的作用，如点焊、装配、点胶等。弓丝弯制机器人运动方式属于点对点运动，启停运动非常明显。对机器人在两点之间的加减速规划，使机器人在运行过程中达到时间*短、精度*优的效果，国内外很多学者专家在这方面进行了非常有益的探索。
|
|
購物車/收銀台(0) | 在線留言板
| 付款方式
| 運費計算
| 聯絡我們
| 幫助中心 |
加入書簽
HOME
新書上架
暢銷書架
